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微生物在医学的应用有哪些?
1.微生物能够致病,能够造成食品、布匹、皮革等发霉腐烂,但微生物也有有益的一面.最早是弗莱明从青霉菌抑制其它细菌的生长中发现了青霉素,这对医药界来讲是一个划时代的发现.抗生素的使用在第二次世界大战中挽救了无数人的生命.2.通过基因组研究揭示微生物的遗传机制,发现重要的功能基因并在此基础上发展疫苗,开发新型抗病毒、抗细菌、真菌药物,将对有效地控制新老传染病的流行,促进医疗健康事业的迅速发展和壮大!&3.一直沿用至今天的巴斯德消毒法（60～65℃作短时间加热处理,杀死有害微生物的一种消毒法）和家蚕软化病问题的解决也是巴斯德的重要贡献,它不仅在实践上解决了当时法国酒变质和家蚕软化病的实际问题,而且也推动了微生物病原学说的发展,并深刻影响医学的发展.
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水凝胶在医学领域的热点研究及应用
发布日期： 信息来源:长春吉原生物科技有限公司
&&& 在生物医学领域，水凝胶是一类具有较大开发潜力的材料。
　　水凝胶具有三维网络结构，在水中能够吸收大量的水分溶胀，并在溶胀后继续保持其原有结构而不被溶解。水凝胶类似于生命组织材料，表面粘附蛋白质及细胞能力很弱，在与血液、体液及人体组织相接触时，表现出良好的生物相容性，它既不影响生命体的代谢过程，代谢产物又可以通过水凝胶排出。水凝胶比其它任何合成生物材料都接近活体组织，它在性质上类似于细胞外基质部分，吸水后可减少对周围组织的摩擦和机械作用，显着改善材料的生物学性能。因此，水凝胶在生物医药、组织工程等方面得到了广泛应用，如可作为组织填充剂、药物缓释剂、酶的包埋、蛋白质电泳、接触眼镜、人工血浆、人造皮肤、组织工程支架材料等。而且随着性能优异水凝胶的不断开发，生物医学技术水平也得到很大的提高。本文将主要介绍近几年水凝胶在生物医学领域中的研究热点及水凝胶在生物医学领域中应用的最新进展。
&&& 水凝胶在医学领域的研究热点：
　　1、智能型。智能型水凝胶具有感知环境细微变化并通过体积的溶胀和收缩来响应外界刺激的功能。智能型水凝胶包括单一响应智能水凝胶及多重响应智能水凝胶。单一响应智能水凝胶包括温敏性、pH敏感性、盐敏性、电场敏感、光敏感及压敏水凝胶。研究和发展具有多重响应功能的杂交型智能水凝胶成为这一领域的前沿。近几年智能凝胶在细胞培养基质、酶的活性控制、靶向给药等生物领域的应用日益增多。金曼蓉等[91研制了5种聚一烷基丙烯酰胺（PNIPA）类温敏凝胶，系统研究了这些凝胶的温敏相变特性，并应用PNIPA凝胶对牛血清白蛋白和兰葡聚糖溶液进行了浓缩，实验结果表明凝胶萃取对于浓缩和制备贵重生化制品很有效果。Shah等[10]采用分散聚合法，在醇／水体系且Fe。04磁流体存在下，通过苯乙烯（st）与N一异丙基丙烯酰胺共聚，合成出Fe。04／P（st-NIPAM）微球。该微球除具有一般磁性微球快速、简便的磁分离特性外，还具有热敏特性，有望用于蛋白质和酶的纯化、回收及酶的固定化等领域。
　　2、生物相容性。插入体内的水凝胶由于要与组织和细胞直接接触，因此该类水凝胶要有良好的生物相容性。自20世纪60年代Wichter&和Lim发现甲基丙烯酸p羟乙酯（HEMA）的优良生物学性能以来，便开始了水凝胶材料的生物相容性研究。通过生物合成法合成出类丝弹性蛋白聚合物水凝胶，Cappello等u纠研究了SELP与组织的生物相容性。目前美国加州大学San Diego分校蛋白质聚合物科技公司已有商品化SELP问世。Kobayashi等[1朝采用一种新的合成方法制得含水量为90％、聚合度为17500的聚乙烯醇（PVA-H）材料，并证实其有良好的粘弹性和生物力学性质，可作为人体半月板的替代物。Malmonge等u4]用PVA-H材料修复关节软骨缺损，术后半年材料固定良好，形成了平滑的人工软骨表面，经组织检查未发现周围组织有排异或炎性反应。ka也证实上述材料移植体内1年后组织没有异常反应。生物材料的相容性测试可根据ISO 92和GB／T 17的规定，并结合材料的用途，选择合适的测试方法。1948年Rosen Bluth等首次报道利用鼠成纤维细胞培养来筛选聚合物，从此开始了细胞毒性实验评价材料生物相容性的研究与应用工作。李亦文等采用改进的细胞相对增殖法和细胞形态学方法研究智能薄膜的体外细胞相容性。贾文英等采用琼脂覆盖法评价医用聚丙烯酰胺水凝胶中可滤出成分对细胞是否产生潜在毒性。田菲等以对数生长期的I。929细胞为实验细胞系，用医用聚丙烯酰胺水凝胶培养，测试了人体软组织填充材料一聚丙烯酰胺水凝胶的生物相容性。
&&& 3、生物降解性。可生物降解高分子材料是指在一定条件下能被生物体侵蚀或代谢而降解的材料。这类材料主要有两方面的用途：一是解决环境污染问题；二是可在生物体内分解，参与人体新陈代谢，并最终排除体外。开发可生物降解水凝胶的方法包括天然高分子的改造法、化学合成法、微生物发酵生产法及酶促合成法等。
　　酶促合成法以其催化反应的专一性、高效性、高选择性及反应条件的相对温和性等优点而越来越受到世界各国的重视。尤其是酶法与化学法联合使用将是未来的一个发展方向。目前，可生物降解性水凝胶材料主要有海藻酸钠类、纤维素类、聚乳酸类、聚氨基酸类和微生物合成类。1wakuraE20从发酵的黄豆中制得聚谷氨酸，将其制成具有可生物降解性的水凝胶，并用其制备消炎止痛的药膏或敷剂。周长忍等合成了可降解的双乙烯基功能化交联剂（BIO-BIS），用其代替常规交联剂N，N一亚甲基双丙烯酰胺，制备出可生物降解的PVPP／PVA半互穿网络水凝胶，细致研究了其结构和性能，并将其用于组织工程的支架材料。
　　4、纳米复合性。纳米复合材料在力学、光学、电学、磁学、催化等方面呈现出优异的性能&21,223。许凤兰等心3。制备出纳米羟基磷灰石／聚乙烯醇复合水凝胶，并用透射电子显微镜、红外光谱、扫描电子显微镜和图像分析对材料进行了结构表征。该水凝胶中大孔呈均匀分布且相互贯通，含水率在80％左右，可用于人工角膜支架。
　　制备出含有k弹性蛋白的海藻酸钠工型胶原复合水凝胶，将它植入裸鼠体内4～12周后，用肉眼和显微镜观察并进行超微结构分析，都可看出在这种水凝胶上生长的新生软骨与天然耳廓软骨极为相似，而免疫化学和电镜分析也证明新生软骨中含有弹性软骨细胞外基质的主要成分如Ⅱ型胶原、蛋白聚糖以及聚集良好的弹性纤维。
　　5、超孔性。超孔性水凝胶作为高吸水性树脂的一个独立分类被研究，超孑L性水凝胶的溶胀速率非常快，有的在几分钟内就能达到溶胀平衡，且溶胀速率与树脂颗粒的大小无关。但最初研制的超孔性凝胶机械强度较差，于是就出现了溶胀速率适中、机械强度较好的第二代超孔性水凝胶，以及溶胀速率、弹性及机械强度均好的第三代超孔性水凝胶。多孑L性可以通过冷冻一干燥法、盐粒浸出、微乳剂、酸诱使碳酸氢盐分解产生气体等方法形成。Assadang Polnok等通过崩解剂Ac&Di&Sol@合成出超微孔水凝胶，该凝胶在几分钟内就能达到溶胀平衡，且溶胀率大，机械强度高，通过猪肠胃内的肽类药物传递系统实验表明这种凝胶能增强肠胃对药物的吸收。F．A．Dorkoosh等心4j用闪烁法研究了超微孔凝胶在人体内对药物靶向性及吸收性的影响，超微孑L凝胶用Tc-99m放射处理并制成肠溶衣胶囊。让5个健康志愿者服下该胶囊并监测具有放射性超微孔凝胶的位置，实验结果表明肠溶衣胶囊保留在胃里75～150min，然后经过45～接触到小肠的上部分，整个过程没有一个人有不适表现，因此，超微孔性凝胶可以应用于人类药物传递系统。Mdrcia R．等用海藻酸钠制备出互穿网络式的超孑L凝胶，该凝胶不但具有高的溶胀率、机械强度，还具有温敏性，可生物降解性。
&&& 水凝胶在医学领域的应用。
&&& 1、药物释放载体。近年来，全世界大力开发能将最低药物量长时间地维持在患部的药物传送系统（DDS）。DDS由储存药物、控制释放速度、驱动释放3种机构组成。水凝胶兼备这3种机构的功能，它既能调节制剂的强度和硬度，又能起到促进分解、赋形的作用，还能遮蔽医药品的苦味和气味。因此，水凝胶在口服、鼻腔、口腔、直肠、阴道、眼部、注射等给药途径具有较大的应用潜力。Miya&等比6j制备了抗原一抗体敏感性水凝胶，该凝胶的溶胀行为可响应自由兔抗原rabbitIgG浓度的变化，且该凝胶具有专一的抗原识别性，只响应兔抗原的浓度变化，对羊抗原无响应性。Hs&等∽71用线型PolyNIPAM凝胶和交联的PolyNIPAM纳米粒子凝胶包囊肾上腺素，且与水配成治疗青光眼的滴眼剂，其眼内减压效果是常用药的8倍。Zhai等1将PVA侧链接枝NI&制备了聚合物（PVA-g&NIPA），然后与PVA混溶，通过冷冻一融熔方法得到PVA-g&NIPA／PVA水凝胶。利用这种凝胶控制释放亚甲蓝。结果显示MB在48℃从PVA&g-NIPA／水凝胶中释放的速率明显比在15℃时更快，PVA g NIPA／水凝胶具有温度敏感性，在48℃时凝胶收缩将药物和溶剂快速从凝胶中挤出。
&&& 2、角膜接触镜。角膜接触镜是一种精致的眼科医疗工具，具有矫正视力和追求美观的作用，其透气性和生物适应性是设计及改进接触镜的重点课题。谭帼馨等比鲴以偶氮二异丁腈为引发剂合成了共聚物水凝胶材料，通过细胞生长抑制实验发现其细胞毒性均为l级，为无毒性材料，而且证明它具有良好的生物相容性。蔡立彬n0]以N一乙烯基吡咯烷酮（NVP）甲基丙烯酸羟乙酯（HEMA）以及c（甲基丙烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷为原料单体，N，N亚甲基双丙烯酰胺（NMBA）为交联剂，偶氮二异丁氰（AIBN）为引发剂，采用本体聚合法制备有机硅改性共聚物水凝胶接触镜材料，并研究了该材料拉伸强度的影响因素。结果表明所得材料的折光度为1151，透光率达99％以上，而且有机硅的引入能显着提高材料的拉伸强度。
　　3、创面敷料。伤口常常需要敷料加速它的愈合，目前主要有两种类型的敷料：干型，如纱布；湿型，水凝胶。纱布的缺点是无法保持创面湿润；敷料纤维易脱落，造成异物反应；创面肉芽组织易长入敷料的网眼中，换药时引起疼痛；纱布被浸透时，病原体易通过。
&&& 水凝胶的优点是可吸收渗液形成凝胶，且吸收渗液后的凝胶不会沾粘伤口；可加速上皮细胞生长，加速新微血管增生；隔绝细菌侵犯，抑制细菌繁殖。目前用水凝胶作创面敷料在美国、日本及欧洲一些国家已经商品化，但在国内尚属空白。
　　用藻酸钙纤维制成Sorbalgon水凝胶，该敷料与伤口渗液接触后形成光滑的凝胶体，可有效清创且使伤口表面的细胞残屑、细菌、微生物等被包裹、锁定在凝胶体中，而且在藻酸钙与伤口渗液中的钠离子结合形成凝胶的同时将钙离子释放，伤口表面钙离子的大量集结可加速创面止血，促进创面愈合。Goodhead A3制备的Comfeel敷料具有半闭合式双层结构，外层为具有通透性的聚氨酯薄膜，内层由羧甲基纤维素钠微粒和粘性弹性体组成，微粒嵌在粘性弹性基质内，具有自粘性。当羧甲基纤维素钠微粒与创面渗出物作用时，剧烈膨胀形成一种不与创面粘连的凝胶，该凝胶具有较强的渗液吸收能力和良好的蒸发性能，并能快速溶解焦痂，清除腐败组织。
　　4、组织填充材料。水凝胶作为组织填充剂，可注射隆乳、面颊、颞部、臀部填充、阴茎加粗等。聚丙烯酰胺水凝胶是目前国内临床上广泛采用的填充材料。交联聚№乙烯基吡咯烷酮和交联透明质酸是新近开发的性能优异的乳房植入用凝胶。聚N-乙烯基吡咯烷酮较传统填充材料聚硅氧烷射线透过性高，利于乳腺癌的检诊。
　　透明质酸射线透过性良好，植入乳房后，在植入周围形成的薄膜薄，不易引起薄膜收缩，而且在体内能分解。因此，既使填充凝胶的包囊破损，也不会产生安全问题。
　　5、医疗传感器。生物传感是表面固定了生物分子或细胞的电化学传感器，生物分子一般固定在与生物传感器物理元件相连的水凝胶表面或内部。水凝胶膜是连接生物分子和物理元件的枢纽。制备传感器用的有机系高分子凝胶有褐藻酸凝胶、褐藻酸与壳聚糖复合质凝胶、丙烯酰胺凝胶、N一异丙基丙烯酰胺凝胶。
　　蜘合成了2一丙烯酰胺一2一甲基丙磺酸与甲基丙烯酸正丁酯共聚水凝胶，用此凝胶包载带正电荷的依酚氯铵，当外加电场后，带正电荷的溶质与阳极水解产生的水合离子交换释药，实现完全的开一关控制作用。Burns等[36]通过辐射引发制得氯化钙聚电解质并涂覆于电极上，电极的电导性随着环境温度的变化而发生变化，这种电解质不仅在甲醇／四氢呋喃和氯仿蒸气中显示了良好的电重复性和稳定性，在水和丙酮的混合蒸气中也有快速响应性，这种材料可以用于蒸气感应元件和比重计结构中。Zhao等利用电流引起的阴极附近质子化丙烯酸和阳极附近离子化的丙烯酸亲水性不同，制备了可发生逐步相转变的p（NIPAAm）／AAc凝胶，应用于温度计、诊断、电流调控光学感应器和光学开关等。
&&& 6、防粘连材料。子宫角、腱、肠的浆膜等一旦受伤，常常会引起组织之间的粘连。为防止粘连，过去常用黏稠的高分子水溶液、聚硅烷片、聚四氟乙烯片、羊膜、再生胶原膜、氧化纤维素布等，但这些材料会引起血栓，残留材料易引起组织损伤，过早被体内吸收，不够柔软，且对目标部位的固定困难等。Burns J．w[3副开发了由质酸和羧甲基纤维素组合成的水凝胶膜，称作Seprafilm，这种膜放于腹腔7天内消失，28天内完全排泄到体外。临床实验表明，使用此膜的患者51％能起到防止粘连的效果，而不使用此膜的，只有6％不发生粘连。筏羲人等由明胶交联制备水凝胶，该膜的含水率高，血栓难以黏附。又因其柔软而富弹性，伤害所接触生物组织的可能性很小。他们切除鸡的PIP关节滑膜性腱鞘和骨床后再缝合，用该膜缠裹在缝合伤口周围，4星期后观察，发生粘连极少，而没缠裹该膜时，可见明显粘连。
　　7、活细胞封入水凝胶。用人造材料直接制备能进行代谢或合成作用的人造器官是很困难的，而将具有一定功能的细胞与人造材料组合起来制造人造器官是切实可行的，而且研究者非常关注用固定细胞的柱子产生有用产物。这两项研究的关键是将活细胞固定到水凝胶中的技术。目前所有将活细胞封入水凝胶内的方法都是先将细胞分散于高分子溶液中，再使高分子链交联而凝胶化。活细胞封入水凝胶技术可用于制造生物人造器官、细胞培养时防止细胞因凝聚而坏死及剖析遗传基因时对高分子量DNA的保护。
将胰岛分散在褐藻酸溶液中，然后滴加含有多价金属离子的培养液，金属离子扩散到褐藻酸液滴里，形成离子络合物，从而制得封入了胰岛的凝胶珠。将1500个封入了胰岛的凝胶珠移植到患糖尿病的老鼠腹腔内，血糖值立即恢复正常，此后，在将近200天的观察期间里，血糖值没有回复到手术前的高值，一直停留在正常范围。活细胞封入水凝胶技术目前亟待解决的问题是选择毒性小或无毒的溶剂及交联剂，减小反应过程中对细胞的毒性。
　　结束语。在生物医学领域，尽管水凝胶涉及的范围越来越广，但目前大多数仍处于研究阶段，用于产品开发的不多，研究者大多只关注应用领域，理论研究有待深入。我国对水凝胶的研究起步较晚，大多集中在药物控释载体、角膜接触镜材料、组织填充材料等方面。而且研究人员很少将理论研究与产品合成及性能应用相联系，研究带有一定盲目性和局限性。要使水凝胶更快、更好地发展，要更注重理论研究，尤其是通过分子设计制备具有适宜的扩散和传递性能、结构完全可以表征的水凝胶，并利用计算机模拟技术模拟凝胶的结构、行为，进而预测产品的各种物理、化学性质。生命过程极其复杂，诸多问题亟待解决，如凝胶与细胞粘连、细胞的分化和增殖、细胞编程凋亡、细胞毒性、蛋白吸附、生物排异性等，因此，只有化学家、材料学家、分子生物学家和临床专家的共同努力才能解决高分子凝胶在生物医学领域应用中所遇到的难题，早日实现凝胶在医学领域更广泛的应用。
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富勒烯水揭秘：富勒烯水的简介及应用
来源：&&&时间： 15:33:27 &&&作者：
　　提要：水合富勒烯HyFn中的是一种被高度有序的水膜所包围的大分子结构。它的自然结构与人体健康状态下水结构高度吻合。
　　含有0.008mg富勒烯。
　　富勒烯是稳定的笼状球形结构，每个球形分子包含60个小于一纳米的碳原子。
　　水合富勒烯HyFn中的是一种被高度有序的水膜所包围的大分子结构。它的自然结构与人体健康状态下水结构高度吻合。
　　二、富勒烯水在生物医学领域的应用
　　1、细胞保护和抗氧化作用
　　对人体来说，自由基是一把双刃剑。总体而言，生命是离不开自由基活动的。我们机体每一瞬间都在燃烧着能量，而负责传递能量的搬运工就是自由基。它们不仅可帮助传递维持生命活力的能量，也可以被用来杀灭细菌和病毒，还能参与排除毒素。人体具有一整套清除过量自由基的抗氧化防御系统，以及修复受损伤细胞、组织、器官的自我修复系统，并由此而使自由基处在受控状态。受控的自由基对人体是有益的。但当人体中的自由基超过一定的量，而机体的抗氧化防御系统和自我修复系统应付不了，大量的自由基失去控制时，生命的正常秩序就会遭受破坏，给我们的生命带来伤害，疾病尤其是退行性疾病也就随之而来。
　　许多神经退行性病变，例如帕金森病、阿尔茨海默病和肌无力等疾病的病因可能是由于谷氨酸受体的过度激活，从而导致过量的活性氧自由基产生，从而引起脂质过氧化、蛋白质形变、DNA损伤以及其他生物大分子的破坏，从而导致细胞凋亡。富勒烯被认为是&清除自由基的海绵&，其可以有效减少细胞的死亡。
　　富勒烯这种细胞保护的活性主要与其清除自由基的能力有关，富勒烯是一种出色的抗氧化剂，消除自由基效率高，水溶性好。研究发现，细胞色素C由于消除人体内氧化酶产生的超氧自由基而不断被消耗，细胞色素C不足时就会造成细胞损伤，而富勒烯衍生物可以代替细胞色素C消除人体内的超氧自由基，减少人体内细胞色素C的消耗，达到对细胞修复的作用。
　　2、抗菌活性
　　富勒烯表现出抗菌活性，这可以归因于富勒烯与生物大分子不同的相互作用。富勒烯的疏水表面很容易与细胞膜脂相互作用并能够插入膜内，从而抑制细菌的生长。研究已经发现，富勒烯可以抑制白色念珠菌、大肠杆菌、葡萄球菌、链球菌、肠球菌等的生长。
　　3、抗HIV病毒活性
　　富勒烯衍生物与蛋白质的相互作用使得形成比蛋白自身更加紧密的结构，通过对HIV蛋白酶、富勒烯特定抗体、人血清白蛋白的研究发现，富勒烯对HIV蛋白酶具有很强的抑制性，从而抑制HIV病毒的活性。
　　4、抗肿瘤活性
　　光动力学疗法(PDT)是一种联合应用光敏剂及相应光源，通过光动力学反应选择性破坏肿瘤组织的全新治疗技术，但同时也会对照射点周围的正常细胞造成损伤。医学实验证明，使用富勒烯比Photofin(国际上已获得FDA批准可应用于恶性肿瘤的唯一的PDT药物)对肿瘤的抑制作用更强，且在肿瘤中的保留时间更长，并且还能调节免疫系统，增强免疫能力，给癌症治疗带来高效低毒的效果。
　　5、药物输送
　　富勒烯可作为药物载体，与血清蛋白作用，帮助药物穿过细胞屏障，到达靶向组织，从而提高药物的使用效果。
　　随着富勒烯进行水溶入和合成金属内嵌富勒烯研究工作的迅速发展，它们具有抗氧化活性和细胞保护作用、抗菌活性、抑制HIV酶和抗病毒作用、药物载体、肿瘤治疗和疾病诊断等多种生物功能，虽然目前对于富勒烯的了解还不够深入，在生物医学应用方面还有大量的工作可以开展，相信富勒烯及其衍生物将在重大疾病的诊断、治疗、预防等方面发挥重要作用。
　　三、富勒烯水的作用
　　富勒烯水具有独特的抗氧化性。富勒烯水的抗氧化性是人们所熟悉的如维生素A、C或E，以及天然类胡萝卜素、类黄酮等抗氧化剂的成百上千倍。多年研究结果表明，含有小剂量水合富勒烯的富勒烯水有着广泛而普遍的生物效应。
　　1、富勒烯水可以改善情绪，提高能量和显著增强人体自身的防御和抗压的功能;
　　2、富勒烯水能提高人体抗感染和病毒免疫力，并有效预防在秋冬季节的感冒和流感;
　　3、富勒烯水可以防止动脉粥样硬化引起的的心血管疾病，消除动脉粥样硬化的病原;
　　4、富勒烯水可以防止由各种病因引起的肝脏疾病;
　　5、富勒烯水能显著降低本体论疾病的风险;
　　6、富勒烯水可以增加身体和精神耐力;
　　7、富勒烯水可以消除紧张、抑郁、慢性疲劳综合征的后果;
　　8、富勒烯水可以改善人体和脸部的肤色;
　　9、富勒烯水可以延长寿命的周期，并保持良好的健康;
　　经研究发现，富勒烯水可作为身体辅助调理的一部分，预防和提高一些疾病的治疗效果，比如：
　　1、胃和十二指肠溃疡疾病;
　　2、病毒引起的肝组织病变;
　　3、由病毒引起的呼吸道和耳鼻喉疾病;
　　4、胆囊和胰腺方面的疾病，包括糖尿病的初始阶段;
　　5、神经系统变性疾病(阿尔茨海默氏症和帕金森症引起的多发性硬化等);
　　6、运动性神经炎;
　　7、饮用富勒烯水可以有效降低和改善放疗和化疗期间所引起副作用。
　　8、在术前和术后使用，饮用富勒烯水可以减少手术后身体恢复时间以及疾病复发的风险。
富勒烯水揭秘：富勒烯水的简介及应用
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